Mitä ovat lämmönkestävät muovit?

Muoveja käytetään käytännössä kaikilla markkinoilla niiden valmistuksen helppouden, edullisuuden ja laajan rakennusvalikoiman vuoksi. Tyypillisten hyödykemuovien lisäksi on olemassa kehittyneitä lämmönkestäviä muoveja.muovitjotka kestävät lämpötiloja, joita ne eivät kestä. Näitä muoveja käytetään vaativissa sovelluksissa, joissa lämmönkestävyyden, mekaanisen lujuuden ja rajuuden yhdistelmä on olennainen osa tätä. Tässä artikkelissa selvennetään, mitä lämmönkestävät muovit ovat ja miksi ne ovat niin hyödyllisiä.

Mitä on lämmönkestävä muovi?

Lämmönkestävä muovi on tyypillisesti minkä tahansa tyyppistä muovia, jonka jatkuvan käytön lämpötila on yli 150 °C (302 °F) tai tilapäinen suoran altistuksen kestävyys 250 °C (482 °F) tai enemmän. Toisin sanoen tuote kestää prosesseja yli 150 °C:ssa ja lyhytaikaista käyttöä 250 °C:ssa tai yli. Lämmönkestävyytensä lisäksi näillä muoveilla on yleensä poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet, jotka voivat vastata myös metalleihin liittyviä ominaisuuksia. Lämmönkestävät muovit voivat olla kestomuoveja, kovettuvia muoveja tai fotopolymeerejä.

Muovit koostuvat pitkistä molekyyliketjuista. Kuumennettaessa näiden ketjujen väliset sidokset vaurioituvat, jolloin tuote sulaa. Alhaisemman sulamislämpötilan omaavat muovit koostuvat yleensä alifaattisista renkaista, kun taas korkean lämpötilan muovit koostuvat tuoksurenkaista. Tuoksurenkaiden tapauksessa kahden kemiallisen sidoksen on vaurioituttava (verrattuna alifaattisten renkaiden yhteen sidokseen) ennen kuin runko hajoaa. Siksi näitä tuotteita on vaikeampi sulattaa.

Muovien lämmönkestävyyttä voidaan parantaa taustalla olevien kemiallisten ominaisuuksien lisäksi käyttämällä ainesosia. Yksi yleisimmistä lämmönkestävyyttä parantavista lisäaineista on lasikuitu. Kuiduilla on myös lisäetuna se, että ne lisäävät kokonaistiiviyttä ja materiaalin kestävyyttä.

Muovin lämmönkestävyyden määrittämiseen on olemassa useita tekniikoita. Tärkeimmät on lueteltu tässä:

• Lämpötaipumalämpötila (HDT) – Tämä on lämpötila, jossa muovi säröytyy ennalta määritellyissä eräpakkauksissa. Tämä mitta ei ota huomioon tuotteeseen mahdollisesti kohdistuvia pitkäaikaisia ​​vaikutuksia, jos lämpötilaa pidetään yllä pitkiä aikoja.
• Lasin muutoslämpötila (Tg) – Amorfisen muovin tapauksessa Tg kuvaa lämpötilaa, jossa materiaali muuttuu kumimaiseksi tai viskoosiksi.
• Jatkuva käyttölämpötila (CUT) – Määrittää optimaalisen lämpötilan, jossa muovia voidaan käyttää jatkuvasti ilman, että sen mekaaniset osat vaurioituvat merkittävästi osan suunnitellun käyttöiän aikana.

Miksi käyttää lämmönkestäviä muoveja?

Muoveja käytetään laajalti. Mutta miksi joku käyttäisi muoveja korkeissa lämpötiloissa, kun teräkset voivat usein suorittaa samoja ominaisuuksia paljon laajemmassa lämpötila-alueella? Tässä on joitakin syitä:

1. Kevyempi – Muovit ovat kevyempiä kuin metallit. Ne sopivat siksi erinomaisesti ajoneuvo- ja ilmailuteollisuuden sovelluksiin, joissa kevyitä elementtejä tarvitaan yleisen tehokkuuden parantamiseksi.
2. Ruosteenkestävyys – Joillakin muoveilla on paljon parempi ruosteenkestävyys kuin teräksillä, kun ne altistuvat monenlaisille kemikaaleille. Tämä voi olla olennaista sovelluksissa, jotka sisältävät sekä lämpötiloja että ankaria olosuhteita, kuten kemianteollisuudessa.
3. Valmistuksen joustavuus – Muovikomponentteja voidaan valmistaa käyttämällä suuren volyymin tuotantotekniikoita, kuten ruiskuvalua. Tämä johtaa osiin, jotka ovat yksikköhintaltaan edullisempia kuin CNC-jyrsityt metallivastineet. Muoviosia voidaan valmistaa myös 3D-tulostuksella, mikä mahdollistaa monimutkaiset asettelut ja paremman suunnittelujoustavuuden kuin CNC-koneistuksella.
4. Eriste – Muovit voivat toimia sekä lämpö- että sähköeristeinä. Tämä tekee niistä ihanteellisia paikkoja, joissa sähkönjohtavuus voi vahingoittaa herkkiä elektronisia laitteita tai joissa kuumuus voi vaikuttaa negatiivisesti komponenttien toimintaan.

Korkean lämpötilan kestävien muovien tyypit

Termoplasteja on kaksi pääryhmää – nimittäin amorfiset ja puolikiteiset muovit. Lämmönkestävät muovit löytyvät molemmista näistä ryhmistä, kuten alla olevassa kohdassa 1 on esitetty. Näiden kahden ensisijainen ero on niiden sulamisominaisuudet. Amorfisella materiaalilla ei ole tarkkaa sulamispistettä, vaan se pehmenee melko hitaasti lämpötilan noustessa. Puolikiteisellä materiaalilla on sitä vastoin erittäin terävä sulamispiste.

Alla on lueteltu joitakin tarjouksessa olevia tuotteita yritykseltäDTGSoita DTG-edustajalle, jos tarvitset yksityiskohtaista tuotetta, jota ei ole mainittu tässä.

Polyeetteri-imidi (PEI).

Tätä materiaalia kutsutaan yleisesti kauppanimellä Ultem, ja se on amorfinen muovi, jolla on poikkeukselliset lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet. Se on myös palonkestävä jopa ilman mitään lisäaineita. Erityinen palonkestävyyden taso on kuitenkin tarkistettava tuotteen datalehdestä. DTG toimittaa kahta laatua Ultem-muoveja 3D-tulostukseen.

Polyamidi (PA).

Polyamidilla, joka tunnetaan myös kauppanimellä Nylon, on erinomaiset lämmönkesto-ominaisuudet, erityisesti yhdistettynä ainesosiin ja täyteaineisiin. Tämän lisäksi nailon on erittäin kestävä hankausta vastaan. DTG tarjoaa erilaisia ​​lämmönkestäviä nailoneja, joissa on monia erilaisia ​​täyteaineita, kuten alla on esitetty.

Fotopolymeerit.

Fotopolymeerit ovat erilaisia ​​muoveja, jotka polymeroituvat vain ulkoisen energianlähteen, kuten UV-valon tai tietyn optisen mekanismin, vaikutuksesta. Näitä materiaaleja voidaan käyttää korkealaatuisten työstettyjen osien valmistukseen monimutkaisilla geometrioilla, jotka eivät ole mahdollisia muilla valmistusteknologioilla. Fotopolymeerien kategoriassa DTG tarjoaa kaksi kuumuutta kestävää muovia.